DE102018204376A1 - Silicon carbide devices and methods of making the same - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung umfasst eine Siliziumcarbidschicht, eine auf der Siliziumcarbidschicht angeordnete Metallcarbidschicht und eine direkt auf der Metallcarbidschicht angeordnete Lotschicht.A semiconductor device comprises a silicon carbide layer, a metal carbide layer disposed on the silicon carbide layer, and a solder layer disposed directly on the metal carbide layer.

Description

TECHNISCHES FELDTECHNICAL FIELD

Die vorliegende Offenbarung betrifft Halbleitertechnologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung Siliziumcarbidvorrichtungen und Verfahren zum Herstellen derselben.The present disclosure relates to semiconductor technology. More particularly, the present disclosure relates to silicon carbide devices and methods of making same.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Siliziumcarbidvorrichtungen gehören zu der sogenannten Halbleitergruppe mit großer Bandlücke. Diese Vorrichtungen bieten eine Reihe attraktiver Eigenschaften für Hochspannungsleistungshalbleiter im Vergleich zu herkömmlichem Silizium. Elektrische Kontakte von Siliziumcarbidvorrichtungen, wie z.B. Schottky-Dioden oder MOSFETs, müssen möglicherweise elektrisch mit weiteren Komponenten verbunden werden, wie z.B. Leiterrahmen oder Clips. Hersteller von Siliziumcarbidvorrichtungen sind ständig bestrebt, ihre Produkte und die Verfahren zur Herstellung derselben zu verbessern. Es kann daher wünschenswert sein, Siliziumcarbidvorrichtungen und zugehörige Herstellungsverfahren zu entwickeln, die verbesserte und kosteneffiziente elektrische Verbindungen zwischen den Siliziumcarbidvorrichtungen und den weiteren Komponenten bereitstellen.Silicon carbide devices belong to the so-called large bandgap semiconductor group. These devices offer a number of attractive properties for high voltage power semiconductors compared to conventional silicon. Electrical contacts of silicon carbide devices, e.g. Schottky diodes or MOSFETs may need to be electrically connected to other components, e.g. Ladder frames or clips. Manufacturers of silicon carbide devices are constantly striving to improve their products and the methods of making same. It may therefore be desirable to develop silicon carbide devices and associated manufacturing methods that provide improved and cost-efficient electrical connections between the silicon carbide devices and the other components.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung. Die Halbleitervorrichtung umfasst eine Siliziumcarbidschicht. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner eine Metallcarbidschicht, die auf der Siliziumcarbidschicht angeordnet ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner eine Lotschicht, die direkt auf der Metallcarbidschicht angeordnet ist.One aspect of the present disclosure relates to a semiconductor device. The semiconductor device comprises a silicon carbide layer. The semiconductor device further includes a metal carbide layer disposed on the silicon carbide layer. The semiconductor device further includes a solder layer disposed directly on the metal carbide layer.

Die Siliziumcarbidschicht kann ein Teil eines Siliziumcarbidwafers, eines Siliziumcarbidchips oder eines Siliziumcarbid-Die sein. Die folgenden Anmerkungen in Bezug auf Wafer können auch für Chips oder Dies gelten und umgekehrt. Die Siliziumcarbidschicht kann aktive Vorrichtungsbereiche der Halbleitervorrichtung umfassen. Zum Beispiel kann ein aktiver Vorrichtungsbereich einen Kanalbereich eines Feldeffekttransistors, einen Basisbereich eines Bipolartransistors, einen p/n-Übergang einer Diode usw. umfassen.The silicon carbide layer may be a part of a silicon carbide wafer, a silicon carbide chip or a silicon carbide die. The following notes regarding wafers may apply to chips or dies and vice versa. The silicon carbide layer may include active device regions of the semiconductor device. For example, an active device region may include a channel region of a field effect transistor, a base region of a bipolar transistor, a pn junction of a diode, and so on.

Die Halbleitervorrichtung kann über die Lotschicht an eine Metallkomponente gelötet werden, wobei die Metallcarbidschicht während des Lötprozesses zumindest teilweise ausgebildet werden kann. In einem Beispiel kann ein Rückseitenkontakt eines Siliziumcarbid-Chips an ein Diepad gelötet werden. In einem weiteren Beispiel kann ein Vorderseitenkontakt eines Siliziumcarbidchips an einen Clip gelötet werden. Bei mehreren Chips kann der Lötprozess als ein paralleler Batch-Prozess auf der gesamten Waferfläche oder als sequentielles Chiplöten auf jeder Vorderseite oder Rückseite ausgeführt werden.The semiconductor device may be soldered to a metal component via the solder layer, wherein the metal carbide layer may be at least partially formed during the soldering process. In one example, backside contact of a silicon carbide chip may be soldered to a die pad. In another example, a front side contact of a silicon carbide chip may be soldered to a clip. For multiple chips, the soldering process may be performed as a parallel batch process on the entire wafer surface or as a sequential chip solder on each front or back.

Die Lotschicht kann ein aktives Lotmaterial enthalten. Insbesondere kann die Lotschicht eine Zinn-Silber-Lotlegierung enthalten. Die Lotschicht kann zusätzlich ein carbidausbildendes Metall und ein Seltenerdmetall enthalten, wie später ausführlicher erläutert wird. Eine Dicke der Lotschicht kann z.B. in einem Bereich von 1 Mikrometer bis 30 Mikrometer, genauer von 5 Mikrometer bis 30 Mikrometer, genauer von 1 Mikrometer bis 20 Mikrometer, genauer von 5 Mikrometer bis 20 Mikrometer liegen.The solder layer may contain an active solder material. In particular, the solder layer may contain a tin-silver solder alloy. The solder layer may additionally contain a carbide-forming metal and a rare earth metal, as will be explained in more detail later. A thickness of the solder layer may e.g. in the range of 1 micron to 30 microns, more specifically 5 microns to 30 microns, more specifically 1 micron to 20 microns, more specifically 5 microns to 20 microns.

Eine Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein direktes Verlöten einer Vorderseite und/oder Rückseite eines Chips an eine Metallkomponente bereitstellen, ohne dass zusätzliche teure Metallisierungsstapel erforderlich sind, die auf der Vorderseite und/oder der Rückseite des Chips angeordnet sind. In dieser Hinsicht kann die Vorderseite des Siliziumcarbidchips als die Seite des Chips spezifiziert werden, bei der aktive Vorrichtungsbereiche ausgebildet sein können. Die Metallcarbidschicht kann elektrisch leitend sein. Die Metallcarbidschicht kann insbesondere frei von Hohlräumen sein und kann eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Chip und der Metallkomponente bereitstellen. Die Lötverbindung kann im Vergleich zu herkömmlichen Lötverbindungen mit Metallisierungsstapeln verminderte mechanische Spannungen aufweisen. Die Gefahr von horizontalen Rissen kann somit deutlich verringert werden.An arrangement in accordance with the present disclosure may provide for directly soldering a front and / or back of a chip to a metal component without the need for additional expensive metallization stacks disposed on the front and / or back of the chip. In this regard, the front side of the silicon carbide chip may be specified as the side of the chip where active device regions may be formed. The metal carbide layer may be electrically conductive. In particular, the metal carbide layer may be free of voids and may provide a mechanically stable connection between the chip and the metal component. The solder joint may have reduced mechanical stresses compared to conventional solder joints with metallization stacks. The risk of horizontal cracks can thus be significantly reduced.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung ferner eine kohlenstoffumfassende Schicht, die zwischen der Siliziumcarbidschicht und der Metallcarbidschicht angeordnet ist, wobei die kohlenstoffumfassende Schicht in direktem Kontakt mit der Siliziumcarbidschicht und in direktem Kontakt mit der Metallcarbidschicht ist. Die kohlenstoffumfassende Schicht kann direkt auf einer Oberfläche der Siliziumcarbidschicht ausgebildet sein. Die Metallcarbidschicht kann aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet sein. Wenn der kohlenstoffumfassende Stoff nur teilweise zur Ausbildung der Metallcarbidschicht verwendet wird, kann der verbleibende Teil der kohlenstoffumfassende Schicht in direktem Kontakt mit der ausgebildeten Metallcarbidschicht sein.In one embodiment, the semiconductor device further comprises a carbonaceous layer disposed between the silicon carbide layer and the metal carbide layer, wherein the carbonaceous layer is in direct contact with the silicon carbide layer and in direct contact with the metal carbide layer. The carbonaceous layer may be formed directly on a surface of the silicon carbide layer. The metal carbide layer may be formed of the carbide-forming metal of the solder layer and carbon of the carbon-containing layer. When the carbonaceous material is only partially used to form the metal carbide layer, the remaining portion of the carbonaceous layer may be in direct contact with the formed metal carbide layer.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Metallcarbidschicht direkt auf der Siliziumcarbidschicht angeordnet. Wenn die gesamte kohlenstoffumfassende Schicht zur Ausbildung der Metallcarbidschicht verwendet wird, kann die ausgebildete Metallcarbidschicht in direkten Kontakt mit der Siliziumcarbidschicht kommen.According to one embodiment, the metal carbide layer is disposed directly on the silicon carbide layer. When the entire carbonaceous layer is used to form the metal carbide layer, the formed Metallcarbidschicht come into direct contact with the silicon carbide layer.

Gemäß einer Ausführungsform weist die kohlenstoffumfassende Schicht eine Graphitkristallstruktur oder eine graphitartige Kristallstruktur auf. Das heißt, der Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht kann eine geschichtete planare Struktur haben. In jeder Schicht können die Kohlenstoffatome in einem Wabengitter angeordnet sein, das hexagonale Kohlenstoffringe ausbildet. Die Kohlenstoffatome in den Ebenen können kovalent gebunden sein, wobei nur drei von vier möglichen Bindungsstellen erfüllt sein können. Das vierte Elektron kann frei in der Ebene wandern, so dass die kohlenstoffumfassende Schicht elektrisch leitfähig sein kann.In one embodiment, the carbonaceous layer has a graphite crystal structure or a graphitic crystal structure. That is, the carbon of the carbonaceous layer may have a layered planar structure. In each layer, the carbon atoms may be arranged in a honeycomb lattice forming hexagonal carbon rings. The carbon atoms in the planes may be covalently bound, with only three out of four possible binding sites being satisfied. The fourth electron is free to migrate in the plane so that the carbonaceous layer can be electrically conductive.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Metallcarbidschicht mindestens eines von Titancarbid, Nickelcarbid, Wolframcarbid, Vanadiumcarbid. Zum Beispiel kann das carbidausbildende Metall der Lotschicht mindestens eines von Titan, Nickel, Wolfram, Vanadium enthalten. Das aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildete Metallcarbid kann somit mindestens eines von Titancarbid, Nickelcarbid, Wolframcarbid, Vanadiumcarbid umfassen. In weiteren Beispielen kann das carbidausbildende Metall auch mindestens eines von Tantal, Bor, Aluminium, Scandium umfassen, so dass die ausgebildete Metallcarbidschicht auch Carbide dieser Metalle enthalten kann.According to one embodiment, the metal carbide layer comprises at least one of titanium carbide, nickel carbide, tungsten carbide, vanadium carbide. For example, the carbide-forming metal of the solder layer may include at least one of titanium, nickel, tungsten, vanadium. The metal carbide formed from the carbide-forming metal of the solder layer and carbon of the carbon-containing layer may thus comprise at least one of titanium carbide, nickel carbide, tungsten carbide, vanadium carbide. In further examples, the carbide-forming metal may also comprise at least one of tantalum, boron, aluminum, scandium, such that the formed metal carbide layer may also contain carbides of these metals.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lotschicht ein carbidausbildendes Metall, das dem Metall der Metallcarbidschicht entspricht. Das zur Ausbildung der Metallcarbidschicht verwendete carbidausbildende Metall kann durch die carbidausbildenden Metallatome der Lotschicht bereitgestellt werden.In one embodiment, the solder layer comprises a carbide-forming metal corresponding to the metal of the metal carbide layer. The carbide-forming metal used to form the metal carbide layer may be provided by the carbide-forming metal atoms of the solder layer.

Gemäß einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Metallcarbidschicht in einem Bereich von 50 Nanometer bis 1 Mikrometer. Insbesondere kann die Dicke in einem Bereich von 50 Nanometer bis 800 Nanometer liegen, genauer von 50 Nanometer bis 600 Nanometer, genauer von 50 Nanometer bis 400 Nanometer, genauer von 50 Nanometer bis 200 Nanometer.In one embodiment, a thickness of the metal carbide layer is in a range of 50 nanometers to 1 micrometer. In particular, the thickness can range from 50 nanometers to 800 nanometers, more specifically from 50 nanometers to 600 nanometers, more specifically from 50 nanometers to 400 nanometers, more specifically from 50 nanometers to 200 nanometers.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung ferner einen ohmschen Kontakt, der zwischen der Siliziumcarbidschicht und der kohlenstoffumfassenden Schicht oder zwischen der Siliziumcarbidschicht und der Metallcarbidschicht ausgebildet ist. Die kohlenstoffumfassende Schicht kann durch Verdampfen von Siliziumatomen von der Siliziumcarbidschicht ausgebildet werden, wie später ausführlicher erläutert wird. Hierbei können Leerstellen in der Siliziumcarbidschicht benachbart zu der ausgebildeten kohlenstoffumfassenden Schicht elektrische Ladungsträgerkonzentrationen erhöhen und ein ohmscher Kontakt kann ausgebildet werden. Die Dicke der kohlenstoffumfassenden Schicht kann eingestellt werden, um einen ohmschen Kontakt mit einem Widerstand auszubilden, der für Siliziumcarbiddiodenanwendungen ausreichend niedrig ist. Abhängig von dem zum Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht verwendeten Prozess kann die kohlenstoffumfassende Schicht verschiedene elektrische Widerstände mit einer linearen ohmschen elektrischen Leistung bereitstellen. Der elektrische Widerstand der kohlenstoffumfassenden Schicht kann in einem Bereich von etwa 70 Ohm (bei Verwendung eines Laserverfahrens zum Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht) bis etwa 200-300 Ohm liegen (bei Verwendung eines Funkenerosionsprozesses (Micro electrical discharge machining process) zum Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht). Der ausgebildete ohmsche Kontakt kann zwischen der Siliziumcarbidschicht und der Metallcarbidschicht angeordnet sein, wenn die gesamte kohlenstoffumfassende Schicht zur Ausbildung der Metallcarbidschicht verwendet wird, d.h. wenn die Metallcarbidschicht in direktem Kontakt mit der Siliziumcarbidschicht steht.According to an embodiment, the semiconductor device further comprises an ohmic contact formed between the silicon carbide layer and the carbonaceous layer or between the silicon carbide layer and the metal carbide layer. The carbonaceous layer may be formed by evaporating silicon atoms from the silicon carbide layer, as will be explained in more detail later. Hereby, voids in the silicon carbide layer adjacent to the formed carbonaceous layer may increase electrical carrier concentrations and an ohmic contact may be formed. The thickness of the carbonaceous layer may be adjusted to form an ohmic contact with a resistance that is sufficiently low for silicon carbide diode applications. Depending on the process used to form the carbonaceous layer, the carbonaceous layer may provide various electrical resistances with a linear ohmic electrical power. The electrical resistance of the carbonaceous layer may range from about 70 ohms (using a laser process to form the carbonaceous layer) to about 200-300 ohms (using a micro electrical discharge machining process to form the carbonaceous layer). , The formed ohmic contact may be disposed between the silicon carbide layer and the metal carbide layer when the entire carbonaceous layer is used to form the metal carbide layer, i. when the metal carbide layer is in direct contact with the silicon carbide layer.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung ferner einen Lötkontakt, der zwischen der Lotschicht und einer Metallkomponente ausgebildet ist, wobei die Metallkomponente mindestens eines von einem Leiterrahmen (Leadframe), einem Diepad, einem Anschlussleiter (Lead) (oder Stift (Pin)), einem Clip oder einer Metallfolie umfasst. Die Metallkomponente kann aus einem Metall oder einer zugehörigen Metalllegierung, beispielsweise Kupfer, Nickel, Aluminium, Edelstahl usw., hergestellt sein. Beispielsweise kann die Metallkomponente dazu ausgelegt sein, eine elektrische Verbindung zwischen internen Schaltkreisen oder aktiven Vorrichtungsbereichen der Halbleitervorrichtung und externen Komponenten bereitzustellen.According to an embodiment, the semiconductor device further comprises a solder contact formed between the solder layer and a metal component, the metal component of at least one of a lead frame, a die pad, a lead, or pin, a clip or a metal foil. The metal component may be made of a metal or associated metal alloy, for example copper, nickel, aluminum, stainless steel, etc. For example, the metal component may be configured to provide an electrical connection between internal circuits or active device regions of the semiconductor device and external components.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleitervorrichtung eine Siliziumcarbiddiode oder einen Siliziumcarbidtransistor. Insbesondere kann die Siliziumcarbiddiode eine Siliziumcarbid-Schottky-Diode sein und der Siliziumcarbidtransistor kann ein Siliziumcarbid-MOSFET sein. Die aktiven Vorrichtungsbereiche der Diode oder des Transistors können in der Siliziumcarbidschicht der Halbleitervorrichtung ausgebildet sein.According to one embodiment, the semiconductor device comprises a silicon carbide diode or a silicon carbide transistor. In particular, the silicon carbide diode may be a silicon carbide Schottky diode and the silicon carbide transistor may be a silicon carbide MOSFET. The active device regions of the diode or the transistor may be formed in the silicon carbide layer of the semiconductor device.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden einer kohlenstoffumfassenden Schicht auf einer Siliziumcarbidschicht. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer Lotschicht auf der kohlenstoffumfassenden Schicht, wobei die Lotschicht ein carbidausbildendes Metall umfasst. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer Metallcarbidschicht zwischen der kohlenstoffumfassenden Schicht und der Lotschicht, wobei die Metallcarbidschicht aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und dem Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet wird.Another aspect of the present disclosure relates to a method. The method includes forming a carbonaceous layer on a silicon carbide layer. The The method further comprises forming a solder layer on the carbonaceous layer, wherein the solder layer comprises a carbide-forming metal. The method further includes forming a metal carbide layer between the carbonaceous layer and the solder layer, wherein the metal carbide layer is formed of the carbide-forming metal of the solder layer and the carbon of the carbon-comprising layer.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Ausbilden eines Lötkontakts zwischen der Lotschicht und einer Metallkomponente. Zum Beispiel kann ein Siliziumcarbidwafer oder ein Siliziumcarbidchip, der die Siliziumcarbidschicht enthält, über die Lotschicht an eine Metallkomponente gelötet werden. Die Metallkomponente kann z.B. ein Leiterrahmen, ein Diepad, ein Anschlussleiter, ein Clip, eine Metallfolie sein.According to one embodiment, the method further comprises forming a solder contact between the solder layer and a metal component. For example, a silicon carbide wafer or a silicon carbide chip containing the silicon carbide layer may be soldered to a metal component via the solder layer. The metal component may e.g. a lead frame, a diepad, a lead, a clip, a metal foil.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Metallcarbidschicht zumindest teilweise durch Ausbilden des Lötkontakts ausgebildet. Während des Lötprozesses kann die Metallcarbidschicht zumindest teilweise aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet werden. Carbidausbildende Metallatome der Lotschicht können zu der Reaktionsgrenzfläche diffundieren und mit Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht reagieren, um die Metallcarbidschicht auszubilden.According to one embodiment, the metal carbide layer is formed at least partially by forming the solder contact. During the soldering process, the metal carbide layer may be at least partially formed of the carbide-forming metal of the solder layer and carbon of the carbon-comprising layer. Carbide-forming metal atoms of the solder layer may diffuse to the reaction interface and react with carbon of the carbon-containing layer to form the metal carbide layer.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Metallcarbidschicht zumindest teilweise durch Ausbilden der Lotschicht auf der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet. Ein Teil der Metallcarbidschicht kann vor dem Ausbilden des Lötkontakts ausgebildet werden, wenn die Lotschicht auf die kohlenstoffumfassende Schicht aufgebracht werden kann. Carbidausbildende Metallatome in der Lotschicht können zu der Grenzfläche zwischen der Lotschicht und der kohlenstoffumfassenden Schicht diffundieren und mit Kohlenstoffatomen der kohlenstoffumfassenden Schicht reagieren, um Metallcarbidmoleküle auszubilden.In one embodiment, the metal carbide layer is formed at least partially by forming the solder layer on the carbonaceous layer. A portion of the metal carbide layer may be formed prior to forming the solder contact when the solder layer may be applied to the carbonaceous layer. Carbide-forming metal atoms in the solder layer may diffuse to the interface between the solder layer and the carbon-comprising layer and react with carbon atoms of the carbon-containing layer to form metal carbide molecules.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht ein Anwenden eines Laserprozesses oder eines Funkenerosionsprozesses auf die Siliziumcarbidschicht. Insbesondere kann ein solcher Wärmebehandlungsprozess direkt auf eine Oberfläche der Siliziumcarbidschicht angewendet werden. Der Wärmebehandlungsprozess kann auf die Vorderseite und/oder die Rückseite eines Siliziumcarbidwafers oder -chips angewendet werden. Durch Anwenden des Prozesses auf die Siliziumcarbidschicht können die Temperaturen des Siliziumcarbidmaterials lokal für kurze Zeiträume erhöht werden. Aufgrund der erhöhten Temperaturen kann eine thermische (oder pyrolytische) Zersetzung des Siliziumcarbids auftreten. Chemische Bindungen zwischen Siliziumatomen und Kohlenstoffatomen von Siliziumcarbidmolekülen können aufgebrochen werden, so dass die Siliziumatome von dem Siliziumcarbidkristallgitter entfernt werden können. Die entfernten Siliziumatome können verdampft werden. Infolgedessen kann eine dünne elektrisch leitende Kohlenstoffschicht auf der Siliziumcarbidoberfläche zurückbleiben. Im Allgemeinen müssen die lokalen Temperaturen an der Siliziumcarbidschicht erhöht werden, so dass eine Pyrolyse des Siliziumcarbids stattfinden kann. Insbesondere können die erzeugten Temperaturen größer als 800°C, genauer größer als 900°C, genauer größer als 1000°C, genauer größer als 1100°C sein. Der Laserprozess kann insbesondere einen Laserglühprozess (Laser annealing) umfassen, bei dem das Siliziumcarbidmaterial unter Verwendung von Laserlicht eines Lasers getempert werden kann. Hierbei kann die Oberfläche des Siliziumcarbidmaterials durch das Laserlicht schnell erwärmt werden und danach selbst abkühlen. Funkenerodieren (Micro electrical discharge machining) kann auch als „micro spark machining“ oder „micro spark eroding“ bezeichnet werden. Hierbei kann die Oberfläche des Siliziumcarbidmaterials durch schnell wiederkehrende elektrische Entladungen (Funken) zwischen der Siliziumcarbidoberfläche und einer Elektrode bearbeitet werden, die einer elektrischen Spannung ausgesetzt und durch eine dielektrische Flüssigkeit während des Prozesses getrennt sein können.In one embodiment, forming the carbonaceous layer includes applying a laser process or a spark erosion process to the silicon carbide layer. In particular, such a heat treatment process can be applied directly to a surface of the silicon carbide layer. The heat treatment process may be applied to the front and / or the back of a silicon carbide wafer or chip. By applying the process to the silicon carbide layer, the temperatures of the silicon carbide material can be increased locally for short periods of time. Due to the elevated temperatures, a thermal (or pyrolytic) decomposition of the silicon carbide may occur. Chemical bonds between silicon atoms and carbon atoms of silicon carbide molecules can be broken, so that the silicon atoms can be removed from the silicon carbide crystal lattice. The removed silicon atoms can be evaporated. As a result, a thin electrically conductive carbon layer may remain on the silicon carbide surface. In general, the local temperatures on the silicon carbide layer must be increased so that pyrolysis of the silicon carbide can take place. In particular, the temperatures generated may be greater than 800 ° C, more specifically greater than 900 ° C, more specifically greater than 1000 ° C, more specifically greater than 1100 ° C. In particular, the laser process may include a laser annealing process in which the silicon carbide material may be annealed using laser light from a laser. In this case, the surface of the silicon carbide material can be heated quickly by the laser light and then cool itself. Spark eroding (Micro Electrical Discharge Machining) can also be referred to as micro spark machining or micro spark eroding. Here, the surface of the silicon carbide material may be processed by rapidly recurring electrical discharges (sparks) between the silicon carbide surface and an electrode which may be subjected to electrical voltage and separated by a dielectric fluid during the process.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht ein Verdampfen von Siliziumatomen von der Siliziumcarbidschicht. Die Siliziumatome können verdampft werden, nachdem chemische Bindungen zwischen Siliziumatomen und Kohlenstoffatomen von Siliziumcarbidmolekülen durch einen Laserprozess oder einen Funkenerosionsprozess aufgebrochen worden sind. Die verdampften Siliziumatome können von der Oberfläche des Siliziumcarbidmaterials und/oder von Siliziumcarbidmaterial stammen, welches unterhalb der Oberfläche angeordnet ist. Da der Dampfdruck von Silizium in Siliziumcarbid höher ist als der Dampfdruck von Kohlenstoff in Siliziumcarbid, kann ein Überschuss an Kohlenstoffatomen zurückbleiben, wenn die Siliziumatome an der Oberfläche des Siliziumcarbidmaterials verdampfen. Das Verdampfen der Siliziumatome kann insbesondere in einem Vakuum oder in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, d.h. in der Atmosphäre eines Gases, welches bei den verwendeten Temperaturen praktisch nicht chemisch mit Siliziumcarbid reagiert. Zum Beispiel kann Argon als ein Inertgas verwendet werden.According to one embodiment, forming the carbonaceous layer comprises vaporizing silicon atoms from the silicon carbide layer. The silicon atoms may be evaporated after chemical bonds between silicon atoms and carbon atoms of silicon carbide molecules have been broken by a laser process or a spark erosion process. The vaporized silicon atoms may be from the surface of the silicon carbide material and / or silicon carbide material located below the surface. Since the vapor pressure of silicon in silicon carbide is higher than the vapor pressure of carbon in silicon carbide, an excess of carbon atoms may be left as the silicon atoms on the surface of the silicon carbide material evaporate. The evaporation of the silicon atoms may in particular be carried out in a vacuum or in an inert gas atmosphere, i. in the atmosphere of a gas, which does not react chemically with silicon carbide at the temperatures used. For example, argon can be used as an inert gas.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lotschicht ein Seltenerdmetall vor dem Ausbilden der Metallcarbidschicht. Insbesondere kann das Seltenerdmetall Cer enthalten. Der Radius der Seltenerdmetallatome kann insbesondere kleiner sein als der Radius der metallcarbidausbildenden Atome in der Lotschicht. Wenn die Metallcarbidschicht an der Reaktionsoberfläche zwischen dem Lotmaterial und der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet wird, können die Seltenerdmetallatome daher schneller als die Atome des carbidausbildenden Metalls zur Reaktionsfläche diffundieren. An der Reaktionsoberfläche können die Seltenerdmetallatome mit Sauerstoff (falls vorhanden) reagieren, bevor die carbidausbildenden Metallatome die Reaktionsoberfläche erreichen können. Dementsprechend können die carbidausbildenden Metallatome, welche die Reaktionsoberfläche erreichen, mit Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht (anstelle von Sauerstoff) reagieren, so dass die Metallcarbidschicht geeignet ausgebildet werden kann. Wenn die Menge an Seltenerdmetallatomen in der Lotschicht zu gering ist, kann nicht der gesamte Sauerstoff durch das Seltenerdmetall gebunden sein. In diesem Fall kann die ausgebildete Metallcarbidschicht teilweise oxidiert sein.In one embodiment, the solder layer comprises a rare earth metal prior to forming the metal carbide layer. In particular, the rare earth element may contain cerium. In particular, the radius of the rare earth metal atoms may be smaller than the radius of the metal carbide-forming atoms in the solder layer. Therefore, when the metal carbide layer is formed on the reaction surface between the solder material and the carbonaceous layer, the rare earth metal atoms can diffuse to the reaction surface faster than the atoms of the carbide-forming metal. At the reaction surface, the rare earth metal atoms can react with oxygen (if present) before the carbide-forming metal atoms can reach the reaction surface. Accordingly, the carbide-forming metal atoms which reach the reaction surface may react with carbon of the carbon-containing layer (instead of oxygen), so that the metal carbide layer may be properly formed. When the amount of rare earth metal atoms in the solder layer is too small, not all of the oxygen can be bound by the rare earth metal. In this case, the formed metal carbide layer may be partially oxidized.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Lotschicht Restanteile des carbidausbildenden Metalls nach dem Ausbilden der Metallcarbidschicht. Das carbidausbildende Metall der Lotschicht kann nicht vollständig zum Ausbilden der Metallcarbidschicht verwendet werden, so dass Restanteile des carbidausbildenden Metalls in der Lotschicht verbleiben können. Zum Beispiel kann die gesamte kohlenstoffumfassende Schicht für die Ausbildung der Metallcarbidschicht verwendet worden sein, so dass überschüssiges carbidausbildendes Metall in der Lotschicht aufgrund des Kohlenstoffmangels nicht weiter reagieren kann.According to one embodiment, the solder layer comprises residual portions of the carbide-forming metal after forming the metal carbide layer. The carbide-forming metal of the solder layer can not be used completely to form the metal carbide layer, so that residual parts of the carbide-forming metal can remain in the solder layer. For example, the entire carbonaceous layer may have been used to form the metal carbide layer so that excess carbide-forming metal in the solder layer can not react further due to the carbon deficiency.

Gemäß einer Ausführungsform liegt eine Dicke der kohlenstoffumfassenden Schicht in einem Bereich von 1 Nanometer bis 10 Mikrometer vor dem Ausbilden der Metallcarbidschicht. Insbesondere kann die Dicke in einem Bereich von 10 Nanometer bis 10 Mikrometer, genauer von 100 Nanometer bis 10 Mikrometer, genauer von 1 Mikrometer bis 10 Mikrometer, liegen. Die Dicke der kohlenstoffumfassenden Schicht kann von dem zum Ausbilden der Schicht verwendeten Verfahren abhängen. Insbesondere kann die Dicke der kohlenstoffumfassenden Schicht durch Variieren der Laserdosis in einem Laserprozess oder der Funkenerosionsleistung in einem Funkenerosionsprozess eingestellt werden.In one embodiment, a thickness of the carbonaceous layer is in the range of 1 nanometer to 10 micrometers prior to forming the metal carbide layer. In particular, the thickness may range from 10 nanometers to 10 micrometers, more specifically from 100 nanometers to 10 micrometers, more specifically from 1 micrometer to 10 micrometers. The thickness of the carbonaceous layer may depend on the method used to form the layer. In particular, the thickness of the carbonaceous layer may be adjusted by varying the laser dose in a laser process or the spark erosion performance in a spark erosion process.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Siliziumcarbidschicht Teil eines Siliziumcarbidwafers.In one embodiment, the silicon carbide layer is part of a silicon carbide wafer.

Figurenlistelist of figures

Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis von Aspekten bereitzustellen, und sind in diese Beschreibung integriert und bilden einen Teil davon. Die Zeichnungen veranschaulichen Aspekte und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien von Aspekten zu erklären. Andere Aspekte und viele der beabsichtigten Vorteile von Aspekten werden leicht erkannt, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen können entsprechende ähnliche Teile bezeichnen.

  • 1 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
  • 2 enthält die 2A bis 2C, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 3 enthält die 3A bis 3J, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 300 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 4 enthält die 4A bis 4F, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 400 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 5 enthält die 5A bis 51, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 500 gemäß der Offenbarung zeigen.
  • 6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung.
The accompanying drawings are included to provide a further understanding of aspects, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate aspects and, together with the description, serve to explain principles of aspects. Other aspects and many of the intended advantages of aspects will be readily appreciated as they become better understood by reference to the following detailed description. The elements of the drawings are not necessarily to scale. Like reference numerals may designate corresponding like parts.
  • 1 schematically illustrates a cross-sectional side view of a semiconductor device 100 according to the disclosure.
  • 2 contains the 2A to 2C 12 schematically illustrates a cross-sectional side view of a method of manufacturing a semiconductor device 200 according to the disclosure show.
  • 3 contains the 3A to 3J 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 300 according to the disclosure show.
  • 4 contains the 4A to 4F 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 400 according to the disclosure show.
  • 5 contains the 5A to 51 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 500 according to the disclosure show.
  • 6 FIG. 12 illustrates a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device according to the disclosure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Aspekte gezeigt sind, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. In dieser Hinsicht kann eine Richtungsterminologie wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“ usw. in Bezug auf die Orientierung der Figuren, die beschrieben werden, verwendet werden. Da die Komponenten der beschriebenen Vorrichtungen in einer Anzahl von verschiedenen Orientierungen positioniert sein können, kann die Richtungsterminologie zum Zweck der Veranschaulichung verwendet werden und ist in keiner Weise einschränkend. Andere Aspekte können verwendet werden und strukturelle oder logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher ist die folgende detaillierte Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen, und das Konzept der vorliegenden Offenbarung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which show, by way of illustration, specific aspects in which the disclosure may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top,""bottom,""front,""rear," etc. may be used with respect to the orientation of the figures to be described. Because the components of the described devices may be positioned in a number of different orientations, the directional terminology may be used for purposes of illustration and is in no way limiting. Other aspects may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the concept of the present disclosure. Therefore, the following detailed description is not to be understood in a limiting sense, and the concept of The present disclosure is defined by the appended claims.

1 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 100 ist in einer allgemeinen Weise dargestellt, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Die Halbleitervorrichtung 100 kann weitere Komponenten enthalten, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann die Halbleitervorrichtung 100 durch jeden der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen Vorrichtungen gemäß der Offenbarung beschrieben sind. 1 schematically illustrates a cross-sectional side view of a semiconductor device 100 according to the disclosure. The semiconductor device 100 is presented in a general way to qualitatively specify aspects of the disclosure. The semiconductor device 100 may contain other components that are not shown for the sake of simplicity. For example, the semiconductor device 100 be extended by each of the aspects described in connection with other devices according to the disclosure.

Die Halbleitervorrichtung 100 enthält eine Siliziumcarbidschicht 2 und eine Metallcarbidschicht 4, die auf der Siliziumcarbidschicht 2 angeordnet ist. In einem Beispiel kann die Metallcarbidschicht 4 direkt auf der Siliziumcarbidschicht 2 angeordnet sein. In einem weiteren Beispiel kann eine kohlenstoffumfassende Schicht (nicht dargestellt) zwischen der Siliziumcarbidschicht 2 und der Metallcarbidschicht 4 angeordnet sein. Die Halbleitervorrichtung 100 enthält ferner eine Lotschicht 6, welche direkt auf der Metallcarbidschicht 4 angeordnet ist.The semiconductor device 100 contains a silicon carbide layer 2 and a metal carbide layer 4 on the silicon carbide layer 2 is arranged. In one example, the metal carbide layer 4 directly on the silicon carbide layer 2 be arranged. In another example, a carbonaceous layer (not shown) may be interposed between the silicon carbide layer 2 and the metal carbide layer 4 be arranged. The semiconductor device 100 also contains a solder layer 6 which directly on the metal carbide layer 4 is arranged.

2 enthält die 2A bis 2C, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung 200 gemäß der Offenbarung zeigen. Die hergestellte Halbleitervorrichtung 200 kann der Halbleitervorrichtung 100 der 1 ähnlich sein. Das Verfahren der 2 ist in einer allgemeinen Weise dargestellt, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Das Verfahren kann weitere Aspekte enthalten, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann das Verfahren durch jeden der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen Verfahren gemäß der Offenbarung beschrieben sind. 2 contains the 2A to 2C 12 schematically illustrates a cross-sectional side view of a method of manufacturing a semiconductor device 200 according to the disclosure show. The manufactured semiconductor device 200 may be the semiconductor device 100 of the 1 be similar to. The procedure of 2 is presented in a general way to qualitatively specify aspects of the disclosure. The method may include other aspects that are not shown for the sake of simplicity. For example, the method may be extended to any of the aspects described in connection with other methods in accordance with the disclosure.

In 2A wird eine kohlenstoffumfassende Schicht 8 auf einer Siliziumcarbidschicht 2 ausgebildet. Zum Beispiel kann die kohlenstoffumfassende Schicht 8 eine Graphitschicht sein, die durch einen Laserglühprozess (Laser annealing) oder durch einen Funkenerosionsprozess ausgebildet wird.In 2A becomes a carbon-containing layer 8th on a silicon carbide layer 2 educated. For example, the carbonaceous layer may 8th a graphite layer formed by a laser annealing process (laser annealing) or by a spark erosion process.

In 2B wird eine Lotschicht 6 auf der kohlenstoffumfassenden Schicht 8 ausgebildet. Die Lotschicht 6 enthält ein carbidausbildendes Metall 10.In 2 B becomes a solder layer 6 on the carbonaceous layer 8th educated. The solder layer 6 contains a carbide-forming metal 10 ,

In 2C wird eine Metallcarbidschicht 4 zwischen der kohlenstoffumfassenden Schicht 8 und der Lotschicht 6 ausgebildet. Die Metallcarbidschicht 4 wird aus dem carbidausbildenden Metall 10 der Lotschicht 6 und dem Kohlenstoff des kohlenstoffumfassenden Metalls ausgebildet In einem Beispiel kann die kohlenstoffumfassende Schicht 8 teilweise zum Ausbilden der Metallcarbidschicht 4 verwendet werden, so dass ein Teil der kohlenstoffumfassenden Schicht 8 zwischen der Siliziumcarbidschicht 2 und der Metallcarbidschicht 4 verbleiben kann (siehe z.B. 2C). In einem weiteren Beispiel kann die kohlenstoffumfassende Schicht 8 vollständig zum Ausbilden der Metallcarbidschicht 4 verwendet werden, so dass die Metallcarbidschicht 4 in direktem Kontakt mit der Siliziumcarbidschicht 2 stehen kann (siehe z.B. 1).In 2C becomes a metal carbide layer 4 between the carbonaceous layer 8th and the solder layer 6 educated. The metal carbide layer 4 is made of the carbide-forming metal 10 the solder layer 6 and the carbon of the carbon-containing metal. In one example, the carbon-comprising layer 8th partially for forming the metal carbide layer 4 be used so that part of the carbonaceous layer 8th between the silicon carbide layer 2 and the metal carbide layer 4 can remain (see, eg 2C ). In another example, the carbonaceous layer may 8th completely for forming the metal carbide layer 4 be used so that the metal carbide layer 4 in direct contact with the silicon carbide layer 2 can stand (see eg 1 ).

3 enthält die 3A bis 3J, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 300 gemäß der Offenbarung zeigen. Die hergestellten Siliziumcarbidvorrichtungen 300 können als eine detailliertere Implementierung der Halbleitervorrichtung 100 der 1 angesehen werden. Zusätzlich kann das Verfahren der 3 als eine detailliertere Implementierung des Verfahrens der 2 angesehen werden. 3 contains the 3A to 3J 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 300 according to the disclosure show. The manufactured silicon carbide devices 300 can be considered as a more detailed implementation of the semiconductor device 100 of the 1 be considered. Additionally, the procedure of the 3 as a more detailed implementation of the method of 2 be considered.

In 3A kann ein Siliziumcarbidwafer 12 mit einer Siliziumcarbidschicht bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann der Siliziumcarbidwafer 12 ein Siliziumcarbiddiodenwafer sein, d.h. ein Wafer, in dem mehrere Diodenstrukturen ausgebildet sein können. Ein Laserprozess kann auf die Vorderseite 14 des Siliziumcarbidwafers 12 angewendet werden, um kohlenstoffumfassende Schichten, insbesondere Graphitschichten 16A, auszubilden. In dem Beispiel der 3A können die Graphitschichten 16A durch einen Laserglühprozess durch Anwenden von Laserlicht eines Lasers 18 ausgebildet werden. In einem weiteren Beispiel können die Graphitschichten 16A durch einen Funkenerosionsprozess ausgebildet werden. Zum Beispiel kann jede der Graphitschichten 16A über einer der Diodenstrukturen in dem Siliziumcarbidwafer 12 angeordnet sein. Die Graphitschichten 16A können Vorderseitenkontakte von Diodenchips ausbilden, die aus dem Siliziumcarbidwafer 12 hergestellt werden sollen.In 3A may be a silicon carbide wafer 12 provided with a silicon carbide layer. In one example, the silicon carbide wafer 12 a silicon carbide diode wafer, ie, a wafer in which a plurality of diode structures may be formed. A laser process can be on the front 14 of the silicon carbide wafer 12 be applied to carbonaceous layers, in particular graphite layers 16A to train. In the example of 3A can the graphite layers 16A by a laser annealing process by applying laser light of a laser 18 be formed. In another example, the graphite layers 16A be formed by a spark erosion process. For example, any of the graphite layers 16A over one of the diode structures in the silicon carbide wafer 12 be arranged. The graphite layers 16A may form front side contacts of diode chips made of the silicon carbide wafer 12 to be produced.

In 3B kann ein ähnlicher Laserprozess oder ein Funkenerosionsprozess auf die Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 angewendet werden, um eine kohlenstoffumfassende Schicht, insbesondere eine Graphitschicht 16B, auszubilden. In einem Beispiel kann die Graphitschicht 16B die gesamte Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 bedecken. Die Graphitschicht 16B kann später Rückseitenkontakte von Diodenchips ausbilden, die aus dem Siliziumcarbidwafer 12 hergestellt werden sollen.In 3B may be a similar laser process or a spark erosion process on the back side 20 of the silicon carbide wafer 12 be applied to a carbonaceous layer, in particular a graphite layer 16B to train. In one example, the graphite layer 16B the entire back 20 of the silicon carbide wafer 12 cover. The graphite layer 16B can later form backside contacts of diode chips made of the silicon carbide wafer 12 to be produced.

In 3C kann der Siliziumcarbidwafer 12 an einer Metallkomponente 22A befestigt werden. In dem Beispiel der 3C kann die Metallkomponente eine Trägerfolie 22A sein, die z.B. aus Kupfer sein kann. Insbesondere kann die Graphitschicht 16B über eine Lotschicht 6A an die Trägerfolie 22A gelötet werden. In dem Beispiel der 3C kann die Lotschicht 6A eine aktive Zinn-Silber-Lotlegierung enthalten. Zusätzlich kann die Lotschicht 6A ein carbidausbildendes Metall und ein Seltenerdmetall enthalten. Insbesondere kann das carbidausbildende Metall Titan sein und das Seltenerdmetall kann Cer sein. Durch Ausbilden des Lötkontakts kann zumindest teilweise eine Titancarbidschicht 24A zwischen der Graphitschicht 16B und der Lotschicht 6A ausgebildet werden. Die Titancarbidschicht 24A kann aus dem Titan der Lotschicht 6A und Kohlenstoff der Graphitschicht 16B ausgebildet werden. Es ist anzumerken, dass ein Teil der Titancarbidschicht 24A vor dem Lötprozess ausgebildet werden kann, wenn die Lotschicht 6A auf die Graphitschicht 16B aufgebracht wird. Das Cer der Lotschicht 6A kann dazu ausgelegt sein, dass es während des Lötprozesses und/oder während des Aufbringens der Lotschicht 6A auf die Graphitschicht 16B mit (Umgebungs-)sauerstoff reagiert, so dass eine Oxidation der Titancarbidschicht 24A vermieden werden kann.In 3C may be the silicon carbide wafer 12 on a metal component 22A be attached. In the example of 3C For example, the metal component may be a carrier film 22A be, which may be made of copper, for example. In particular, the graphite layer 16B over a layer of solder 6A to the carrier film 22A be soldered. In the example of 3C can the solder layer 6A contain an active tin-silver solder alloy. In addition, the solder layer 6A a carbide-forming metal and a rare earth metal. In particular, the carbide-forming metal may be titanium and the rare earth metal may be cerium. By forming the solder contact, at least partially, a titanium carbide layer 24A between the graphite layer 16B and the solder layer 6A be formed. The titanium carbide layer 24A can be made of the titanium of the solder layer 6A and carbon of the graphite layer 16B be formed. It should be noted that part of the titanium carbide layer 24A can be formed before the soldering process, when the solder layer 6A on the graphite layer 16B is applied. The cerium of the solder layer 6A may be adapted to be during the soldering process and / or during the application of the solder layer 6A on the graphite layer 16B reacts with (ambient) oxygen, causing oxidation of the titanium carbide layer 24A can be avoided.

In 3D kann ein Funkenerosionsprozess (Micro electrical discharge machining process) (oder Micro spark erosion process) auf die Trägerfolie 22A, die Lotschicht 6A und die Titancarbidschicht 24A angewendet werden. In diesem Zusammenhang kann eine Senkelektrode 26 mit einer kammartigen Struktur und mehreren Unterelektroden verwendet werden. Während des Prozesses kann die Senkelektrode 26 in Richtung des Siliziumcarbidwafers 12 bewegt werden (siehe Pfeile), wobei Material der Trägerfolie 22A, der Lotschicht 6A und der Titancarbidschicht 24A an den Positionen der Unterelektroden erodiert werden kann. Die Unterelektroden der Senkelektrode 26 können insbesondere an den Positionen angeordnet sein, an denen später mehrere Siliziumcarbidvorrichtungen von dem Siliziumcarbidwafer 12 getrennt werden. Der Funkenerosionsprozess kann in einer polaren (dielektrischen) Flüssigkeit durchgeführt werden. Als eine Alternative zu dem Funkenerosionsprozess können die Trägerfolie 22A, die Lötmittelschicht 6A und die Titancarbidschicht 24A durch Anwenden eines nasschemischen Ätzprozesses oder eines Laserschneideprozesses (Laser dicing) bearbeitet werden.In 3D may be a spark erosion process (micro electrical discharge machining process) (or micro spark erosion process) on the carrier film 22A , the solder layer 6A and the titanium carbide layer 24A be applied. In this context, a sinking electrode 26 with a comb-like structure and multiple sub-electrodes. During the process, the sinking electrode 26 in the direction of the Siliziumcarbidwafers 12 be moved (see arrows), with material of the carrier film 22A , the solder layer 6A and the titanium carbide layer 24A can be eroded at the positions of the sub-electrodes. The sub-electrodes of the sinking electrode 26 may be arranged in particular at the positions at which later a plurality of silicon carbide devices of the silicon carbide wafer 12 be separated. The spark erosion process can be performed in a polar (dielectric) liquid. As an alternative to the spark erosion process, the carrier foil 22A , the solder layer 6A and the titanium carbide layer 24A by using a wet chemical etching process or a laser dicing process.

In 3E kann der Funkenerosionsprozess bei der Graphitschicht 16B gestoppt werden. Zum Beispiel kann die Funkenerosionsleistung so gewählt werden, dass das Material der Graphitschicht 16B durch die Senkelektrode 26 nicht erodiert wird.In 3E can the spark erosion process in the graphite layer 16B being stopped. For example, the spark erosion performance may be selected to be the material of the graphite layer 16B through the sinking electrode 26 not eroded.

In 3F können weitere Lotschichten 6B auf die Graphitschichten 16A auf der Vorderseite 14 des Siliziumcarbidwafers 12 aufgebracht werden. Die Lotschichten 6B können eine aktive Zinn-Silber-Lotlegierung enthalten. Zusätzlich können die Lotschichten 6B carbidausbildendes Titan und das Seltenerdmetall Cer enthalten.In 3F can make more solder layers 6B on the graphite layers 16A on the front side 14 of the silicon carbide wafer 12 be applied. The solder layers 6B may contain an active tin-silver solder alloy. In addition, the solder layers 6B carbide-forming titanium and the rare earth metal cerium.

In 3G kann eine Metallkomponente 22B an dem Siliziumcarbidwafer 12 angebracht werden. Insbesondere kann die Metallkomponente 22B über die Lotschichten 6B an die Graphitschichten 16A gelötet werden. In dem Beispiel der 3G kann die Metallkomponente eine Metallfolie 22B sein, die z.B. aus Kupfer sein kann. Ähnlich wie in der 3C können weitere Titancarbidschichten 24B zwischen den Lotschichten 6B und den Graphitschichten 16A ausgebildet werden. Die Titancarbidschichten 24B können aus dem Titan der Lotschichten 6B und Kohlenstoff der Graphitschichten 16A ausgebildet werden. Es sei angemerkt, dass die Titancarbidschichten 24B zumindest teilweise ausgebildet worden sein können, wenn die Lotschichten 6B auf die Graphitschichten 16A in der 3F aufgebracht wurden.In 3G can be a metal component 22B on the silicon carbide wafer 12 be attached. In particular, the metal component 22B over the solder layers 6B to the graphite layers 16A be soldered. In the example of 3G the metal component may be a metal foil 22B be, which may be made of copper, for example. Similar in the 3C can more titanium carbide layers 24B between the solder layers 6B and the graphite layers 16A be formed. The titanium carbide layers 24B can be made of the titanium of the solder layers 6B and carbon of the graphite layers 16A be formed. It should be noted that the titanium carbide layers 24B may have been at least partially formed when the solder layers 6B on the graphite layers 16A in the 3F were applied.

In 3H kann die Anordnung der 3G optional an einem Band & Rahmen (Tape & frame) 28 montiert sein. Zusätzlich kann ein Funkenerosionsprozesses (Micro electrical discharge machining process) (oder Micro spark erosion process) auf die Metallfolie 22B angewendet werden. Ähnlich wie in der 3E kann eine Senkelektrode 26 mit einer kammartigen Struktur und mehreren Unterelektroden verwendet werden. Das Material der Metallfolie 22B kann an den Stellen der Unterelektroden erodiert werden. Die Unterelektroden können sich vollständig durch die Metallfolie 22B bewegen (siehe Pfeile). Der Funkenerosionsprozess kann in einer polaren (dielektrischen) Flüssigkeit durchgeführt werden. Als eine Alternative zu dem Funkenerosionsprozess kann die Metallfolie 22B durch Anwenden eines nasschemischen Ätzprozesses oder eines Laserschneideprozesses bearbeitet werden.In 3H can the arrangement of 3G optional on a tape & frame (tape & frame) 28 be mounted. Additionally, a micro electrical discharge machining process (or micro spark erosion process) can be applied to the metal foil 22B be applied. Similar in the 3E can be a sinking electrode 26 with a comb-like structure and multiple sub-electrodes. The material of the metal foil 22B can be eroded at the locations of the sub-electrodes. The sub-electrodes can move completely through the metal foil 22B move (see arrows). The spark erosion process can be performed in a polar (dielectric) liquid. As an alternative to the spark erosion process, the metal foil 22B by using a wet chemical etching process or a laser cutting process.

In 31 kann der Siliziumcarbidwafer 12 in mehrere Siliziumcarbidvorrichtungen getrennt werden. Insbesondere kann ein Schneiden (Dicing) durch den Siliziumcarbidwafer 12 durchgeführt werden (siehe Pfeile). In diesem Zusammenhang kann ein Plasma-Dicing-Prozess, ein mechanischer Ultraschall-Dicing-Prozess, ein Laser-Dicing-Prozess oder ein kombinierter Prozess aus z.B. einem Laserglühprozess (Laser annealing) und einem Plasma-Dicing-Prozess verwendet werden. Ein Plasma-Dicing-Prozess kann einen Plasmaätzprozess unter Verwendung von FCI3-, Ar-, O2- und/oder CF6-Plasma mit hoher Plasmaenergie und Kammerdruck beinhalten.In 31 may be the silicon carbide wafer 12 into several silicon carbide devices. In particular, dicing may be performed by the silicon carbide wafer 12 be carried out (see arrows). In this connection, a plasma dicing process, a mechanical ultrasonic dicing process, a laser dicing process, or a combined process of, for example, a laser annealing process and a plasma dicing process may be used. A plasma dicing process may include a plasma etching process using high plasma energy FCI 3 , Ar, O 2 , and / or CF 6 plasma and chamber pressure.

In 3J kann der Trennprozess der 3I beendet sein. Mehrere getrennte Siliziumcarbidvorrichtungen 300 können auf dem Band & Rahmen 28 angeordnet sein. In dem nicht einschränkenden Beispiel der 3J sind drei Siliziumcarbidvorrichtungen 300 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der hergestellten Siliziumcarbidvorrichtungen 300 beliebig sein und sich von dem Beispiel der 3J unterscheiden.In 3J can the separation process of 3I be finished. Several separate silicon carbide devices 300 Can on the band & frame 28 be arranged. In the non-limiting example of 3J are three silicon carbide devices 300 shown. In other examples, the number of silicon carbide devices produced 300 be arbitrary and different from the example of 3J differ.

4 enthält die 4A bis 4F, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 400 gemäß der Offenbarung zeigen. Die hergestellten Siliziumcarbidvorrichtungen 400 können als eine detailliertere Implementierung der Halbleitervorrichtung 100 der 1 angesehen werden. Zusätzlich kann das Verfahren der 4 als eine detailliertere Implementierung des Verfahrens der 2 angesehen werden. 4 contains the 4A to 4F 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 400 according to the disclosure show. The manufactured silicon carbide devices 400 can be considered as a more detailed implementation of the semiconductor device 100 of the 1 be considered. Additionally, the procedure of the 4 as a more detailed implementation of the method of 2 be considered.

In 4A kann ein Laserprozess auf die Vorderseite 14 eines Siliziumcarbidwafers 12 angewendet werden, um Graphitschichten 16A auszubilden. Die Handlung der 4A kann ähnlich zu der Handlung der 3A sein.In 4A Can a laser process on the front 14 a silicon carbide wafer 12 be applied to graphite layers 16A train. The plot of the 4A can be similar to the plot of the 3A be.

In 4B kann der Siliziumcarbidwafer 12 auf einem temporären Träger 30 montiert werden. In einem optionalen Schritt kann die Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 gedünnt werden. Zusätzlich kann ein Laserprozess ähnlich der 4A auf die Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 angewendet werden, um Graphitschichten 16B auszubilden. In dem Beispiel der 4B können die Graphitschichten 16B auf der Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 zu den Graphitschichten 16A auf der Vorderseite 14 des Siliziumcarbidwafers 12 ausgerichtet sein.In 4B may be the silicon carbide wafer 12 on a temporary carrier 30 to be assembled. In an optional step, the back can be 20 of the silicon carbide wafer 12 to be thinned. In addition, a laser process similar to the 4A on the back 20 of the silicon carbide wafer 12 be applied to graphite layers 16B train. In the example of 4B can the graphite layers 16B on the back side 20 of the silicon carbide wafer 12 to the graphite layers 16A on the front side 14 of the silicon carbide wafer 12 be aligned.

In 4C kann der Siliziumcarbidwafer 12 auf einem Band & Rahmen 28 montiert werden. Ferner kann der temporäre Träger 30 von dem Siliziumcarbidwafer 12 entfernt werden (siehe Pfeile).In 4C may be the silicon carbide wafer 12 on a band & frame 28 to be assembled. Furthermore, the temporary carrier 30 from the silicon carbide wafer 12 be removed (see arrows).

In 4D kann der Siliziumcarbid-Wafer 12 in mehrere Siliziumcarbid-Chips (oder Dies) 32 getrennt sein. In einem Beispiel können die Siliziumcarbidchips 32 Siliziumcarbiddiodenchips sein. Der Vereinzelungsvorgang der 4D kann dem in Verbindung mit der 31 beschriebenen Vereinzelungsvorgang ähnlich sein. Jeder der getrennten Siliziumcarbidchips 32 kann einen Kontakt auf seiner Vorderseite und einen Kontakt auf seiner Rückseite aufweisen, ausgebildet durch die Graphitschichten 16A bzw. 16B. Der getrennte Siliziumcarbidchip 32 kann zum Backend geliefert werden.In 4D may be the silicon carbide wafer 12 into several silicon carbide chips (or dies) 32 be separated. In one example, the silicon carbide chips 32 Be silicon carbide diode chips. The singling process of 4D can do that in conjunction with the 31 be similar to the described singulation process. Each of the separate silicon carbide chips 32 may have a contact on its front side and a contact on its back side, formed by the graphite layers 16A respectively. 16B , The separate silicon carbide chip 32 can be delivered to the backend.

In 4E kann ein Siliziumcarbidchip 32 an einem Leiterrahmen 34 angebracht werden, der z.B. aus Kupfer sein kann. Insbesondere kann die Graphitschicht 16B über eine Lotschicht 6A an den Leiterrahmen 34 gelötet werden. Die Lotschicht 6A kann eine aktive Zinn-Silber-Lotlegierung enthalten. Zusätzlich kann die Lotschicht 6A carbidausbildendes Titan und das Seltenerdmetall Cer enthalten. Während des Lötprozesses kann eine Titancarbidschicht 24A zwischen der Lotschicht 6A und der Graphitschicht 16B ausgebildet werden. Die Titancarbidschicht 24A kann aus dem Titan der Lotschicht 6A und Kohlenstoff der Graphitschicht 16B ausgebildet werden.In 4E can be a silicon carbide chip 32 on a ladder frame 34 be attached, which may be made of copper, for example. In particular, the graphite layer 16B over a layer of solder 6A to the ladder frame 34 be soldered. The solder layer 6A may contain an active tin-silver solder alloy. In addition, the solder layer 6A carbide-forming titanium and the rare earth metal cerium. During the soldering process, a titanium carbide layer 24A between the solder layer 6A and the graphite layer 16B be formed. The titanium carbide layer 24A can be made of the titanium of the solder layer 6A and carbon of the graphite layer 16B be formed.

In 4F können weitere Siliziumcarbidchips 32 ähnlich der 4E an dem Leiterrahmen 34 angebracht werden. Zusätzlich kann ein Clip 36 an der Vorderseite eines Siliziumcarbidchips 32 angebracht werden. Insbesondere kann der Clip 36 über eine Lotschicht 6B an die Graphitschicht 16A gelötet werden. Ähnlich zur 4E kann eine weitere Titancarbidschicht 24B zwischen der Lotschicht 6B und der Graphitschicht 16A ausgebildet werden. Die Titancarbidschicht 24B kann aus Titan der Lotschicht 6B und Kohlenstoff der Graphitschicht 16A ausgebildet werden. Weitere Clips (nicht dargestellt) können an dem weiteren Siliziumcarbidchip 32 auf ähnliche Weise angebracht werden, so dass mehrere Siliziumcarbidvorrichtungen 400 bereitgestellt werden können.In 4F can use more silicon carbide chips 32 similar to the 4E on the ladder frame 34 be attached. In addition, a clip 36 at the front of a silicon carbide chip 32 be attached. In particular, the clip 36 over a layer of solder 6B to the graphite layer 16A be soldered. Similar to 4E can be another titanium carbide layer 24B between the solder layer 6B and the graphite layer 16A be formed. The titanium carbide layer 24B can be made of titanium of the solder layer 6B and carbon of the graphite layer 16A be formed. Other clips (not shown) may be attached to the further silicon carbide chip 32 be mounted in a similar manner, so that several Siliziumcarbidvorrichtungen 400 can be provided.

5 enthält die 5A bis 51, die schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zum Herstellen von Siliziumcarbidvorrichtungen 500 gemäß der Offenbarung zeigen. Die hergestellten Siliziumcarbidvorrichtungen 500 können als eine detailliertere Implementierung der Halbleitervorrichtung 100 der 1 angesehen werden. Zusätzlich kann das Verfahren der 5 als eine detailliertere Implementierung des Verfahrens der 2 angesehen werden. 5 contains the 5A to 51 12 schematically shows a cross-sectional side view of a method for producing silicon carbide devices 500 according to the disclosure show. The manufactured silicon carbide devices 500 can be considered as a more detailed implementation of the semiconductor device 100 of the 1 be considered. Additionally, the procedure of the 5 as a more detailed implementation of the method of 2 be considered.

Die 5A bis 5C zeigen Handlungen, die den Handlungen der 4A bis 4C ähnlich sein können.The 5A to 5C show actions that are the actions of the 4A to 4C may be similar.

In 5D kann der bearbeitete Siliziumcarbidwafer 12 zum Backend transportiert werden.In 5D may be the processed silicon carbide wafer 12 be transported to the backend.

In 5E kann eine Metallkomponente 34A an der Vorderseite 14 des Siliziumcarbidwafers 12 angebracht werden. In dem Beispiel der 5E kann die Metallkomponente ein Leiterrahmen 34A sein, der z.B. aus Kupfer sein kann. Insbesondere kann der Leiterrahmen 34A über Lotschichten 6A an die Graphitschichten 16A gelötet werden. Die Lotschichten 6A können eine aktive Zinn-Silber-Lotlegierung enthalten. Zusätzlich können die Lotschichten 6A carbidausbildendes Titan und das Seltenerdmetall Cer enthalten. Die Titancarbidschichten 24A können zwischen den Lotschichten 6A und den Graphitschichten 16A aus dem Titan der Lotschichten 6A und Kohlenstoff der Graphitschichten 16A ausgebildet werden.In 5E can be a metal component 34A on the front side 14 of the silicon carbide wafer 12 be attached. In the example of 5E The metal component may be a lead frame 34A be, which may be made of copper, for example. In particular, the lead frame 34A over solder layers 6A to the graphite layers 16A be soldered. The solder layers 6A may contain an active tin-silver solder alloy. In addition, the solder layers 6A carbide-forming titanium and the rare earth metal cerium. The titanium carbide layers 24A can be between the solder layers 6A and the graphite layers 16A from the titanium of the solder layers 6A and carbon of the graphite layers 16A be formed.

In 5F kann eine Metallkomponente 34B an der Rückseite 20 des Siliziumcarbidwafers 12 angebracht werden. In dem Beispiel der 5F kann die Metallkomponente ein Leiterrahmen 34B sein, der z.B. aus Kupfer sein kann. Ein Lötprozess, der in der 5F verwendet wird, kann dem Lötprozess der 5E ähnlich sein.In 5F can be a metal component 34B at the back 20 of the silicon carbide wafer 12 be attached. In the example of 5F The metal component may be a lead frame 34B be, which may be made of copper, for example. A soldering process in the 5F can be used, the soldering process of 5E be similar to.

In 5G kann der Leiterrahmen 34A durch Anwenden eines Sägeprozesses, eines Nassätzprozesses oder eines Funkenerosionsprozesses strukturiert werden. Die Handlung der 5G kann der Handlung der 3H ähnlich sein. In 5G can the ladder frame 34A be structured by applying a sawing process, a wet etching process or a spark erosion process. The plot of the 5G can the plot of the 3H be similar to.

In 5H kann der Siliziumcarbidwafer 12 in mehrere Siliziumcarbidvorrichtungen getrennt werden. Die Handlung der 5H kann der Handlung der 31 ähnlich sein.In 5H may be the silicon carbide wafer 12 into several silicon carbide devices. The plot of the 5H can the plot of the 31 be similar to.

In 51 kann der Die-Trennprozess der 5H beendet werden. Mehrere getrennte Siliziumcarbidvorrichtungen 500 können auf dem Leiterrahmen 34B angeordnet sein. In dem nicht einschränkenden Beispiel der 51 sind drei Siliziumcarbidvorrichtungen 500 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der hergestellten Siliziumcarbidvorrichtungen 500 beliebig sein und sich von dem Beispiel der 5I unterscheiden.In 51 can the die-separation process of 5H to be ended. Several separate silicon carbide devices 500 can on the lead frame 34B be arranged. In the non-limiting example of 51 are three silicon carbide devices 500 shown. In other examples, the number of silicon carbide devices produced 500 be arbitrary and different from the example of 5I differ.

6 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann dem Verfahren der 2 ähnlich sein. 6 FIG. 12 illustrates a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device according to the disclosure. The method may be the method of 2 be similar to.

Bei 38 wird eine kohlenstoffumfassende Schicht auf einer Siliziumcarbidschicht ausgebildet. Bei 40 wird eine Lotschicht auf der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet, wobei die Lotschicht ein carbidausbildendes Metall enthält. Bei 42 wird eine Metallcarbidschicht zwischen der kohlenstoffumfassenden Schicht und der Lotschicht ausgebildet, wobei die Metallcarbidschicht aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und dem Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet wird.at 38 For example, a carbonaceous layer is formed on a silicon carbide layer. at 40 For example, a solder layer is formed on the carbon-containing layer, the solder layer containing a carbide-forming metal. at 42 For example, a metal carbide layer is formed between the carbon-containing layer and the solder layer, wherein the metal carbide layer is formed of the carbide-forming metal of the solder layer and the carbon of the carbon-containing layer.

Wie in dieser Beschreibung verwendet, müssen die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“, „elektrisch verbunden“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht unbedingt bedeuten, dass Elemente direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sein müssen. Zwischenelemente können zwischen den „verbundenen“, „gekoppelten“, „elektrisch verbundenen“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein.As used in this specification, the terms "connected," "coupled," "electrically connected," and / or "electrically coupled" may not necessarily mean that elements must be directly connected or coupled together. Intermediate elements may be provided between the "connected", "coupled", "electrically connected" or "electrically coupled" elements.

Ferner kann das Wort „über“, verwendet in Bezug auf z.B. eine Materialschicht, die „über“ einer Oberfläche eines Gegenstands ausgebildet oder angeordnet ist, hierin verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht „direkt auf“, z.B. in direktem Kontakt mit, der implizierten Oberfläche angeordnet (z.B. ausgebildet, abgeschieden, usw.) ist. Das Wort „über“ kann, verwendet in Bezug auf z.B. eine Materialschicht, die „über“ einer Oberfläche ausgebildet oder angeordnet ist, hierin auch verwendet werden, um zu bedeuten, dass die Materialschicht „indirekt auf“ der implizierten Oberfläche angeordnet (z.B. ausgebildet, abgeschieden, usw.) ist, mit z.B. einer oder mehreren zusätzlichen Schichten, die zwischen der implizierten Oberfläche und der Materialschicht angeordnet sind.Further, the word "over" used with respect to e.g. a material layer formed or disposed "above" a surface of an article may be used herein to mean that the material layer is "directly on," e.g. in direct contact with the implied surface (e.g., formed, deposited, etc.). The word "over" may be used in reference to e.g. a material layer formed or disposed "above" a surface may also be used herein to mean that the material layer is disposed "on indirectly" of the implied surface (e.g., formed, deposited, etc.) with e.g. one or more additional layers disposed between the implied surface and the material layer.

In dem Umfang, in dem die Begriffe „haben“, „enthaltend“, „einschließlich“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Ausdrücke in ähnlicher Weise wie der Begriff „umfassen“ einschließend sein. Das heißt, wie hierin verwendet, sind die Ausdrücke „haben“, „enthalten“, „einschließlich“, „mit“, „umfassen“ und dergleichen Begriffe mit offenem Ende, die das Vorhandensein von angegebenen Elementen oder Merkmalen anzeigen, aber zusätzliche Elemente oder Funktionen nicht ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, es sei denn, der Zusammenhang zeigt deutlich anderes an.To the extent that the terms "having," "including," "including," "having," or variants thereof are used either in the detailed description or in the claims, these terms are intended to be in a similar manner to the term "comprising." be inclusive. That is, as used herein, the terms "have," "include," "including," "with," "include," and the like, open-ended terms that indicate the presence of specified elements or features, but additional elements or features Do not exclude functions. The articles "a", "an" and "the" are intended to include both the plural and the singular, unless the context clearly indicates otherwise.

Darüber hinaus wird das Wort „beispielhaft“ hierin so verwendet, dass es als Beispiel, Instanz oder Illustration dient. Irgendein Aspekt oder Design, der hierin als „beispielhaft“ beschrieben wird, muss nicht notwendigerweise als vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Designs ausgelegt werden. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „beispielhaft“ Konzepte konkret darstellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Ausdruck „oder“ eher ein inklusives „oder“ als ein exklusives „oder“ bedeuten. Das heißt, wenn nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang klar ist, soll „X verwendet A oder B“ irgendeine der natürlichen einschließenden Permutationen bedeuten. Das heißt, wenn X A verwendet; X B verwendet; oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B“ in jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Zusätzlich können die Artikel „ein“ und „eine“, wie sie in dieser Anmeldung und den angefügten Ansprüchen verwendet werden, allgemein als „eins oder mehr“ bezeichnet werden, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Zusammenhang klar, um auf eine singuläre Form gerichtet zu sein. Außerdem bedeutet mindestens eines von A und B oder dergleichen allgemein A oder B oder sowohl A als auch B.In addition, the word "exemplary" is used herein to serve as an example, instance or illustration. Any aspect or design described herein as "exemplary" need not necessarily be interpreted as advantageous over other aspects or designs. Rather, the use of the word "exemplary" should concretely represent concepts. As used in this application, the term "or" is intended to mean an inclusive "or" rather than an exclusive "or". That is, unless otherwise stated or understood from the context, "X uses A or B" shall mean any of the natural enclosing permutations. That is, if X uses A; X B used; or X uses both A and B, then "X uses A or B" is satisfied in each of the above cases. In addition, the articles "a" and "an" as used in this application and the appended claims may be generically referred to as "one or more", unless otherwise stated or clearly understood, to a singular form to be. In addition, at least one of A and B or the like generally means A or B or both A and B.

Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Vorrichtungen sind hierin beschrieben. Kommentare, die im Zusammenhang mit einer beschriebenen Vorrichtung gemacht werden, können auch für ein entsprechendes Verfahren gelten und umgekehrt. Wenn zum Beispiel eine spezifische Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Vorrichtung eine Handlung des Bereitstellens der Komponente in einer geeigneten Weise umfassen, selbst wenn eine solche Handlung nicht explizit beschrieben oder in den Figuren dargestellt ist. Zusätzlich können die Merkmale der verschiedenen beispielhaften Aspekte, die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden, sofern nicht speziell anders angegeben.Devices and methods for making devices are described herein. Comments made in connection with a described device may also apply to a corresponding method and vice versa. For example, when describing a specific component of a device, a corresponding method of manufacturing the device may include an act of providing the component in a suitable manner, even if such an action is not explicitly described or illustrated in the figures. In addition, the features of the various exemplary aspects described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise.

Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, werden für andere Fachleute äquivalente Änderungen und Modifikationen zumindest teilweise basierend auf einem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen auftreten. Die Offenbarung umfasst alle derartigen Modifikationen und Änderungen und ist nur durch das Konzept der folgenden Ansprüche begrenzt. Insbesondere hinsichtlich der verschiedenen Funktionen, die von den oben beschriebenen Komponenten (z. B. Elementen, Ressourcen usw.) ausgeführt werden, sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendeten Begriffe, sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (die z.B. funktionell äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur ist, welche die Funktion in den hier dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt. Während ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung in Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart worden sein kann, kann ein solches Merkmal außerdem mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie dies für jede gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann.Although the disclosure has been shown and described with respect to one or more implementations, equivalent changes and modifications will occur to those skilled in the art, based, at least in part, on reading and understanding this specification and the accompanying drawings. The disclosure includes all such modifications and alterations, and is limited only by the concept of the following claims. In particular, with regard to the various functions performed by the above-described components (eg, elements, resources, etc.), the terms used to describe such components, unless otherwise indicated, are intended to correspond to any component having the specified function of those described Component (which, for example, is functionally equivalent), although not structurally equivalent to the disclosed structure, which performs the function in the exemplary implementations of the disclosure set forth herein. While a particular feature of the disclosure may be disclosed with respect to only one of several implementations, such feature may also be combined with one or more other features of the other implementations, as may be desired and advantageous for any given or particular application.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Siliziumcarbidschichtsilicon carbide
44
Metallcarbidschichtmetal carbide
66
Lotschichtsolder layer
88th
kohlenstoffumfassende Schichtcarbon-containing layer
1010
carbidausbildendes Metallcarbide-forming metal
1212
Siliziumcarbidwafersilicon carbide wafer
1414
WafervorderseiteWafer front
1616
Graphitschichtgraphite layer
1818
Laserlaser
2020
WaferrückseiteWafer backside
2222
Trägerfoliesupport film
2424
Titancarbidschichttitanium carbide
2626
Senkelektrodesinking electrode
2828
Band & RahmenBand & frame
3030
temporärer Trägertemporary carrier
3232
SiliziumcarbidchipSiliziumcarbidchip
3434
Leiterrahmenleadframe
3636
Clipclip
100100
HalbleitervorrichtungSemiconductor device
200200
HalbleitervorrichtungSemiconductor device
300300
SiliziumcarbidvorrichtungSiliziumcarbidvorrichtung
400400
SiliziumcarbidvorrichtungSiliziumcarbidvorrichtung
500500
SiliziumcarbidvorrichtungSiliziumcarbidvorrichtung

Claims (20)

Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Siliziumcarbidschicht; eine Metallcarbidschicht, die auf der Siliziumcarbidschicht angeordnet ist; und eine Lotschicht, die direkt auf der Metallcarbidschicht angeordnet ist.A semiconductor device, comprising: a silicon carbide layer; a metal carbide layer disposed on the silicon carbide layer; and a solder layer disposed directly on the metal carbide layer. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine kohlenstoffumfassende Schicht, die zwischen der Siliziumcarbidschicht und der Metallcarbidschicht angeordnet ist, wobei die kohlenstoffumfassende Schicht in direktem Kontakt mit der Siliziumcarbidschicht und in direktem Kontakt mit der Metallcarbidschicht ist.Semiconductor device according to Claim 1 , further comprising: a carbonaceous layer disposed between the silicon carbide layer and the metal carbide layer, wherein the carbonaceous layer is in direct contact with the silicon carbide layer and in direct contact with the metal carbide layer. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Metallcarbidschicht direkt auf der Siliziumcarbidschicht angeordnet ist.Semiconductor device according to Claim 1 wherein the metal carbide layer is disposed directly on the silicon carbide layer. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kohlenstoffumfassende Schicht eine Graphitkristallstruktur oder eine graphitartige Kristallstruktur hat.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the carbonaceous layer has a graphite crystal structure or a graphitic crystal structure. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallcarbidschicht mindestens eines von Titancarbid, Nickelcarbid, Wolframcarbid, Vanadiumcarbid umfasst.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the metal carbide layer comprises at least one of titanium carbide, nickel carbide, tungsten carbide, vanadium carbide. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lotschicht ein carbidausbildendes Metall umfasst, welches dem Metall der Metallcarbidschicht entspricht.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the solder layer comprises a carbide-forming metal corresponding to the metal of the metal carbide layer. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke der Metallcarbidschicht in einem Bereich von 50 Nanometer bis 1 Mikrometer liegt.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein a thickness of the metal carbide layer is in a range of 50 nanometers to 1 micrometer. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein ohmscher Kontakt, der zwischen der Siliziumcarbidschicht und der kohlenstoffumfassenden Schicht oder zwischen der Siliziumcarbidschicht und der Metallcarbidschicht ausgebildet ist.Semiconductor device according to one of the preceding claims, further comprising: an ohmic contact formed between the silicon carbide layer and the carbonaceous layer or between the silicon carbide layer and the metal carbide layer. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Lötkontakt, der zwischen der Lotschicht und einer Metallkomponente ausgebildet ist, wobei die Metallkomponente mindestens eines von einem Leiterrahmen, einem Diepad, einem Anschlussleiter, einem Clip, einer Metallfolie umfasst.The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a solder contact formed between the solder layer and a metal component, wherein the metal component has at least one of Includes lead frame, a die pad, a connecting conductor, a clip, a metal foil. Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleitervorrichtung eine Siliziumcarbiddiode oder einen Siliziumcarbidtransistor umfasst.A semiconductor device according to any one of the preceding claims, wherein the semiconductor device comprises a silicon carbide diode or a silicon carbide transistor. Verfahren, umfassend: Ausbilden einer kohlenstoffumfassenden Schicht auf einer Siliziumcarbidschicht; Ausbilden einer Lotschicht auf der kohlenstoffumfassenden Schicht, wobei die Lotschicht ein carbidausbildendes Metall umfasst; und Ausbilden einer Metallcarbidschicht zwischen der kohlenstoffumfassenden Schicht und der Lotschicht, wobei die Metallcarbidschicht aus dem carbidausbildenden Metall der Lotschicht und Kohlenstoff der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet wird.Method, comprising: Forming a carbonaceous layer on a silicon carbide layer; Forming a solder layer on the carbonaceous layer, the solder layer comprising a carbide-forming metal; and Forming a metal carbide layer between the carbon-comprising layer and the solder layer, wherein the metal carbide layer is formed of the carbide-forming metal of the solder layer and carbon of the carbon-containing layer. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Ausbilden eines Lötkontakts zwischen der Lotschicht und einer Metallkomponente.Method according to Claim 11 , further comprising: forming a solder contact between the solder layer and a metal component. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Metallcarbidschicht zumindest teilweise durch Ausbilden des Lötkontakts ausgebildet wird.Method according to Claim 12 wherein the metal carbide layer is formed at least partially by forming the solder contact. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Metallcarbidschicht zumindest teilweise durch Ausbilden der Lotschicht auf der kohlenstoffumfassenden Schicht ausgebildet wird.Method according to one of Claims 11 to 13 wherein the metal carbide layer is formed at least partially by forming the solder layer on the carbonaceous layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht umfasst: Anwenden eines Laserprozesses oder eines Funkenerosionsprozesses auf die Siliziumcarbidschicht.Method according to one of Claims 11 to 14 wherein forming the carbonaceous layer comprises applying a laser process or a spark erosion process to the silicon carbide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Ausbilden der kohlenstoffumfassenden Schicht umfasst: Verdampfen von Siliziumatomen von der Siliziumcarbidschicht.Method according to one of Claims 11 to 15 wherein forming the carbonaceous layer comprises: vaporizing silicon atoms from the silicon carbide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Lotschicht ein Seltenerdmetall umfasst, bevor die Metallcarbidschicht ausgebildet wird.Method according to one of Claims 11 to 16 wherein the solder layer comprises a rare earth metal before the metal carbide layer is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die Lotschicht nach dem Ausbilden der Metallcarbidschicht Restanteile des carbidausbildenden Metalls umfasst.Method according to one of Claims 11 to 17 wherein the solder layer comprises residual portions of the carbide-forming metal after forming the metal carbide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei eine Dicke der kohlenstoffumfassenden Schicht vor dem Ausbilden der Metallcarbidschicht in einem Bereich von 1 Nanometer bis 10 Mikrometer liegt.Method according to one of Claims 11 to 18 wherein a thickness of the carbonaceous layer before forming the metal carbide layer is in a range of 1 nanometer to 10 micrometers. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Siliziumcarbidschicht Teil eines Siliziumcarbidwafers ist.Method according to one of Claims 11 to 19 wherein the silicon carbide layer is part of a silicon carbide wafer.
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